【物理】实验：探究小车速度随时间变化的规律课件 2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

人教版(2019)必修第一册物理高中2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律导入新课不论是滑雪还是滑冰，运动员的速度一般都是在不断变化的，那么运动员的速度、位移随时间的变化有什么样的规律呢？其身正，不令而行；其身不正，虽令不从交流讨论利用实验室提供的实验器材完成实验时，如图所示，在重物牵引下沿水平桌面运动的小车。1.其速度随时间是如何变化的？速度增加2.这样的加速运动有何特点？3.你是否能利用上一章所学的打点计时器设计一个实验，测量一下上述物体的运动速度并找出他们的运动规律？创设情境提出问题其身正，不令而行；其身不正，虽令不从位置0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6v/（m·s-1）／0.450.600.740.891.031.19实验测得一组数据如下数据分析你能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系？如果不能，怎么办？其身正，不令而行；其身不正，虽令不从0

0.1

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0.50.61.21.00.80.60.40.2t/sv/(m·s-1)位置0123456时间t/s00.10.20.30.40.50.6v/（m·s-1）／0.450.600.740.891.031.19实验测得一组数据如下，请画出对应的v-t图像。描点时要力求准确，点不要描得过于粗大。请观察，这些点的分布有什么规律？应该选择什么线将这些点拟合起来？怎样拟合？其身正，不令而行；其身不正，虽令不从二、典例探究分析【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，(1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材。A．电磁打点计时器 B．天平 C．低压交变电源D．低压直流电源 E．细绳和纸带 F．槽码和小车G．秒表 H．一端有滑轮的长木板 I．刻度尺选出的器材有AEFH，还需要________。解析(1)在本实验中，不需要测量小车和槽码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交变电源，因此不需要直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表。测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是C、I。C、I探究1实验原理与操作其身正，不令而行；其身不正，虽令不从1.实验目的：（1）进一步练习打点计时器的使用、纸带数据的处理和瞬时速度的测量方法。（2）用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间变化的规律。（3）能运用v-t图像探究小车速度随时间变化的规律。梳理深化创设情境提出问题其身正，不令而行；其身不正，虽令不从2.实验原理：（1）利用打点计时器打出的纸带，用

计算出小车各时刻的瞬时速度。（2）根据表格数据，利用描点法作出小车的v-t图象，利用图象找出小车的速度随时间变化的规律（3）利用v-t图像计算小车的加速度创设情境提出问题梳理深化其身正，不令而行；其身不正，虽令不从(2)某同学按照以下步骤进行操作：A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带；B．将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源；C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器；D．断开电源，取下纸带；E．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为__________________；步骤合理的顺序是_____________(填步骤前的字母)。解析(2)以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放开小车。根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序，操作步骤顺序为：BECDA。答案(1)C、I

(2)C先启动电磁打点计时器，再放开小车BECDAC先启动电磁打点计时器，再放开小车BECDA其身正，不令而行；其身不正，虽令不从1.请列出实验器材并说明它们在实验中的作用？如何安装仪器？2.主要的实验步骤有哪些？交流讨论制订方案设计实验其身正，不令而行；其身不正，虽令不从2.实验步骤：（1）把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。（2）把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。（3）把纸带穿过打点计时器，并将纸带的一端固定在小车的后面。把一

条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手

后看小车是否能在木板上做平稳的加速运动。（4）先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立

即关闭电源。取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。1.实验器材：小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，电磁打点

计时器，低压交流电源，导线若干，纸带，刻度尺。梳理深化制订方案设计实验其身正，不令而行；其身不正，虽令不从【训练1】关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法不正确的是(

)A．长木板不能侧向倾斜，但可适当一端高一端低B．牵引小车的槽码个数越多越好C．应先接通电源，待计时器打点稳定后再释放小车D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动B其身正，不令而行；其身不正，虽令不从1.实验操作过程中有哪些注意事项？交流讨论分组实验采集数据其身正，不令而行；其身不正，虽令不从

思考①描出的点并非全分布在一条直线上，我们为什么用一条直线拟合这些点？实验中产生误差是不可避免的，所以得到的点不可能严格地处在一条直线上，会有偏差。我们可以这样认为，如果没有误差，这些点都分布在一条直线的概率非常大。所以我们选择用直线拟合这些点。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从1．注意事项：（1）调节滑轮的高度，使得细绳要与长木板板面平行（2）适当选取钩码个数，避免小车的速度过大或过小。（3）小车应由紧靠打点计时器处开始释放，便于打出更多的点。（4）先接通电源，打点计时器稳定后再释放小车。（5）在小车撞击长木板末端前应及时用手挡住小车、接着挂钩，避免

发生撞击。梳理深化分组实验采集数据其身正，不令而行；其身不正，虽令不从五、数据处理1．纸带的选取与测量(1)在三条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带。(2)为了便于测量，一般舍掉纸带开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点(0点)。(3)每5个点(相隔0.1s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。(4)采集数据的方法：不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3、…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3；…其身正，不令而行；其身不正，虽令不从2．瞬时速度的计算(2)设计表格并记录相关数据。v3/(m·s－1)v2/(m·s－1)v1/(m·s－1)0.50.40.30.20.10时间t/s543210位置编号其身正，不令而行；其身不正，虽令不从2.在测量和数据处理中可能产生哪些误差？如何减小或者避免这些误差？3.实际测量中，通常每隔四个计时点选一个点作为计数点进行测量，请说明这样做的原因。交流讨论分组实验采集数据其身正，不令而行；其身不正，虽令不从

选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度。0123Δx0Δx1Δx2Δx3位置012345时间/s00.10.20.30.40.5v1/ms-1v2/ms-1v3/ms-1其身正，不令而行；其身不正，虽令不从在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了O，A，B，C，D，E，F共7个计数点(图中每相邻两个记数点间还有四个打点计时器打下的点未画出)，如实图1-6所示．打点计时器接的是50Hz的低压交流电源．他将一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和记数点O对齐，从刻度尺上直接读取数据记录在表中．其身正，不令而行；其身不正，虽令不从六、注意事项1．开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。3．打点完毕，立即关闭电源。4．选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离)。6．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从1．采取下列哪些措施，有利于减小纸带因受到的摩擦而产生的误差(

)A．改用直流8V的电源B．电源电压越低越好C．用平整的纸带